A-level 物理（進階物理）/結合能/解答

1. 氘（氫的一種同位素，帶有一個額外的中子）的核質量為 2.01355321270 u。它的結合能是多少？

中子和質子的總質量為 1.00727647 + 1.00866492 = 2.01594139 u

質量虧損 = 2.01594139 - 2.01355321270 = 0.002388178 u = 3.965662187 x 10⁻³⁰ kg

$E=\Delta mc^{2}=3.57\times 10^{-13}{\mbox{ J }}=2.23{\mbox{ MeV}}$

2. 鈾-235 的核質量為 235.0439299 u。它包含 92 個質子。它的結合能是多少？

235 - 92 = 143 箇中子

重子的總質量為 (92 x 1.00727647) + (143 x 1.00866492) = 236.9085188 u

質量虧損 = 236.9085188 - 235.0439299 = 1.8645889 u = 3.096222181 x 10⁻²⁷ kg

$E=\Delta mc^{2}=2.79\times 10^{-10}{\mbox{ J }}=1.74{\mbox{ GeV}}$

3. 你認為 H-2 和 U-235 將如何在核反應堆中使用？為什麼？

H-2 用於實驗性聚變反應堆，因為它比鐵-56 的原子核小。

U-235 用於裂變反應堆，因為它比鐵-56 的原子核大得多。